碳及其化合物有广泛的用途。
(1)将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气。反应为:
C(s)+ H2O(g) CO(g) +H2(g) ΔH=" +131.3" kJ•mol-1,以上反应达到平衡后,在体积不变的条件下,以下措施加快反应速率且有利于提高H2O的平衡转化率的是 。(填序号)
A.升高温度 | B.增加碳的用量 | C.加入催化剂 | D.用CO吸收剂除去CO E.增大压强 |
(2)又知,C(s)+ CO2(g) 2CO(g) △H=+172.5kJ•mol-1
写出C(s)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式 。
(3)甲醇是一种燃料,可利用甲醇设计一个燃料电池,用KOH溶液作电解质溶液,多孔石墨做电极,该电池负极反应式为: 。
若用该电池提供的电能电解600mLNaCl溶液,设有0.01molCH3OH完全放电,NaCl足量,且电解产生的Cl2全部溢出,电解前后忽略溶液体积的变化,则电解结束后所得溶液的pH=
(4)将一定量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2.0L的恒容密闭容器中,发生以下反应:
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),得到如下数据:
温度/℃ |
起始量/mol |
平衡量/mol |
达到平衡所x需时间/min |
||
H2O |
CO |
H2 |
CO |
||
900 |
1.0 |
2.0 |
0.4 |
1.6 |
3.0 |
通过计算求出该反应的平衡常数(结果保留两位有效数字) 。
改变反应的某一条件,反应进行到tmin时,测得混合气体中CO2的物质的量为0.6 mol。若用200 mL 4.5 mol/L的NaOH溶液将其完全吸收,反应的离子方程式为(用一个离子方程式表示) 。
(5)工业生产是把水煤气中的混合气体经过处理后获得的较纯H2用于合成氨。合成氨反应原理为:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4kJ•mol-1。实验室模拟化工生产,分别在不同实验条件下反应,N2浓度随时间变化如下图。
不同实验条件下反应,N2浓度随时间变化如下图1。
图1 图2
请回答下列问题:
①与实验Ⅰ比较,实验Ⅱ改变的条件为 。
②实验Ⅲ比实验Ⅰ的温度要高,其它条件相同,请在上图2中画出实验Ⅰ和实验Ⅲ中NH3浓度随时间变化的示意图。
硫酸工业常用收SO3,是为了避免;在生产过程中为了提高原料的利用率,常用、。
工业上电解饱和食盐水能制取多种化工原料,其中部分原料可用于制备多晶硅。
(1)上图是离子交换膜法电解饱和食盐水示意图,电解槽阳极产生的气体是______;NaOH溶液的出口为________(填字母);精制饱和食盐水的进口为________(填字母);干燥塔中应使用的液体是________。
(2)多晶硅主要采用SiHCl3还原工艺生产,其副产物SiCl4的综合利用受到广泛关注。
①SiCl4可制气相白炭黑(与光导纤维主要原料相同),方法为高温下SiCl4与H2和O2反应,产物有两种,化学方程式为______________________________________________________。
②SiCl4可转化为SiHCl3而循环使用,一定条件下,在20 L恒容密闭容器中的反应:
3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)4SiHCl3(g)
达平衡后,H2和SiHCl3物质的量浓度分别为0.140 mol/L和0.020 mol/L,若H2全部来源于离子交换膜法的电解产物,理论上需消耗纯NaCl的质量为______kg。
(3)采用无膜电解槽电解饱和食盐水,可制取氯酸钠,同时生成氢气,现制得氯酸钠213.0 kg,则生成氢气________m3(标准状况)。
氢氧化钠是一种用途十分广泛的重要化工原料。工业上主要通过电解氯化钠饱和溶液的方法获得氢氧化钠,我国的氯碱工业大多数采用离子交换膜电解槽。
(1)离子交换膜电解槽一般采用金属钛作阳极,其原因是
阴极一般用碳钢网制成。阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室,其作用是________________________________________________________________________。
(2)为使电解氯化钠的速率加快,下列措施可行的是________。
a.增大阴极碳钢网的面积
b.提高饱和氯化钠溶液的温度
c.加大阴极与阳极间的距离
d.提高电解时电源电压
(3)如果将某离子交换膜电解槽①电解时的电压增大到原来的2倍;②电解时的电流强度增大到原来的2倍;③电解时温度从30 ℃提高到60 ℃,则电解速率一定会达到原来2倍的是________。
如图是用石墨和铁作电极电解饱和食盐水的装置。
请填空:
(1)X的电极名称是________极,电极反应式为_______________________________,
Y极的电极材料是____________________________________________________。
检验X极产物的方法是_____________________________________________________。
(2)某同学在实验时误将两种电极材料接反,导致X极上未收集到预期产物。一段时间后又将两极的连接方式纠正过来,发现X一端出现了白色沉淀,此沉淀是________(填化学式)。其形成原因是___________________________________________________________________,
该沉淀在空气中放置,现象是______________________________________________________。
(3)工业上电解饱和食盐水的方法之一是将两个极室用离子交换膜隔开(如图),其目的是________________________________________________________________________,阳极室(A处)加入__________,阴极室(B处)加入__________,离子交换膜只允许________通过。
氯碱工业中用离子交换膜法电解制碱的主要生产流程示意图如下:
依据上图完成下列填空:
(1)与电源正极相连的电极上所发生反应的电极反应式为____________________;与电源负极相连的电极附近,溶液的pH________(填“不变”、“升高”或“降低”)。
(2)工业食盐含Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质,精制过程中发生反应的离子方程式为_________________________________________________________________________。
(3)如果粗盐中含量较高,必须添加钡试剂除去
,该钡试剂可以是________(填字母代号)。
a.Ba(OH)2 b.Ba(NO3)2 c.BaCl2
(4)为有效除去Ca2+、Mg2+、,加入试剂的合理顺序为________(填字母代号)。
a.先加NaOH,后加Na2CO3,再加钡试剂
b.先加NaOH,后加钡试剂,再加Na2CO3
c.先加钡试剂,后加NaOH,再加Na2CO3
(5)脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异,通过______、冷却、______(填写操作名称)除去NaCl。
(6)由图示可知用离子交换膜法电解制碱工艺中________产品可循环使用。
(7)已知NaCl在60 ℃的溶解度为37.1 g,现电解60 ℃精制饱和食盐水1371 g,经分析,电解后溶液密度为1.37 g·cm-3,其中含有20 g NaCl,则电解后NaOH的物质的量浓度为________mol·L-1。